1. 引言
猫爪草系毛茛科植物小毛茛Ranunculus ternatus Thunb.的干燥块根。猫爪草性温,味甘、辛,归肝、肺经,具有化痰散结、解毒消肿的功效,用于瘰疬痰核、疔疮肿毒、蛇虫咬伤 [1] 。
中药配方颗粒是汤剂改革的重要发展方向之一,是以单味中药配方颗粒取代药材饮片,而水煎煮仍是提取浸膏的主要工艺 [2] 。中药浸膏干燥的方法有很多种,如真空干燥、冷冻干燥、喷雾干燥、流化床干燥等。其中,喷雾干燥具有干燥面积大、物料受热时间短、有效成分破坏少等优点,是一种中药浸膏干燥的理想方法。但是,中药提取液喷雾干燥过程中一个棘手的问题——粘壁,不仅造成产品的严重浪费,降低经济效能,而且当喷雾严重粘壁时还可能造成干燥过程的中断,使得生产无法继续进行 [3] 。为了提高猫爪草配方颗粒的稳定性,保证疗效,本实验采用正交试验方法考察了猫爪草提取液喷雾干燥工艺,从喷雾干粉收率和干粉含水量为优选指标并进行了验证。
2. 实验材料
2.1. 实验仪器
分析天平(AB204-N型,瑞士Mettler-Toledo);TTX0.2型提取浓缩小试线(昆船中药机械设备工程公司);Moblie Minor 2000 Model型喷雾干燥机(Niro,丹麦);BT100-2J型蠕动泵(保定兰格恒流泵有限公司);ZNCL-G智能磁力(加热锅)搅拌器(上海凌科实业发展有限公司)。
2.2. 试剂及药品
猫爪草饮片(购于襄阳市神农永康药业有限公司,批号RM150611-03,产地河南;经我公司检验部门鉴定为毛茛科植物小毛茛Ranunculus terrnatus Thunb.的干燥块根。各项检查符合《中国药典》2015版一部猫爪草项下相关规定。)。
3. 辅料的筛选
分别称取16.18 g糊精、麦芽糊精、乳糖、可溶性淀粉等 [4] 溶于或分散于500 ml猫爪草提取液中(辅料约占干膏质量的27%),60℃水浴保温,搅拌速度2500 r/min,边搅拌边喷雾干燥。
喷雾干燥条件:进风温度180 ℃;进液体积流量13.5 ml/min;雾化气种类为压缩空气;雾化气流压力260 KPa。结果见表1。
结果表明:在所考察的辅料种类中,较为常用的单一辅料对改善猫爪草提取液喷雾粘壁作用并不明显。因而,在总辅料固定的条件下,考察不同辅料组合作为添加辅料进行喷雾,结果见表2。
研究表明:处方1、处方3罐壁粘壁严重,流动性差,处方2比处方1、处方3略有改善,但干粉收率不理想,处方4加入氧化钙可改善喷雾粘壁情况、且粉末流动性较好 [5] ,故确定可溶性淀粉、倍他环糊精、氧化钙这三种辅料组合的处方为喷雾辅料。试验结果见表3及表4。
根据相关文献可知,倍他环糊精在温度70℃下的溶解度为15.3 g [6] ,0.2%氧化钙可以显著减小粉末的吸湿率 [7] 。研究表明,当倍他环糊精含量大于15%,氧化钙含量大于0.2%时,颗粒的溶化性就会不合格,当倍他环糊精小于10%时,收集瓶内的粉末为颗粒状,易吸潮。故选定倍他环糊精加入量范围为10%~14%,氧化钙加入量的为0.05%~0.2%。
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Table 1. Effect of excipients on improving spray drying effect of extracts from radix ranunculi ternati
表1. 辅料对提高猫爪草提取液喷雾干燥效果的作用比较
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Table 2. Effect of different excipients combination on improving spray effect
表2. 不同辅料组合对改善喷雾效果的影响
注:tangα = 2 h/R (α:休止角,h:物料高度,R:表面皿直径)。
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Table 3. Effect of different dosage of calcium oxide on finished product
表3. 氧化钙不同用量对成品的影响
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Table 4. Effect of different dosage of β-cyclodextrin on the finished product
表4. 倍他环糊精不同用量对成品的影响
4. 优化喷雾干燥制备猫爪草干粉工艺优选
4.1. 正交试验
根据相关文献 [8] 和单因素考察预试验结果、以及大生产多年喷雾干燥经验的基础上可知,以猫爪草喷雾干燥的收粉率、喷雾干粉含水量为主要指标,选择倍他环糊精(A)、氧化钙(B)、进风温度(C)三个因素,每个因素各取三个水平,采用L9(34)正交试验进行试验,因素水平见表5。
4.2. 数据计算
4.3. 实验结果
选用正交表L9(34),进液体积流量13.5 ml/min,雾化气流压力260 Kpa,进行正交实验,考察喷雾的收粉率及喷雾干燥粉含水量,结果见表6。
以喷雾干燥的收粉率及喷雾干粉含水量为考察指标进行直观分析,可知,当以喷雾干燥的收粉率为指标时,RB > RA > RC,结合实际生产成本进行考虑,最佳工艺确定为A2B3C3。当喷雾干粉含水量为指标 时, R ′C > R ′A > R ′B,结合实际生产成本进行考虑,最佳工艺确定为A2B3C3。
以猫爪草喷雾干燥的收粉率、喷雾干粉含水量为指标时分别进行方差分析,结果见表7,当以喷雾干燥的收粉率为指标进行方差分析时,各因素影响程度为B > A > C,辅料氧化钙加入量对喷雾干燥的收粉率具有显著性影响,结合生产实际,确定最佳工艺A2B3C3;当以喷雾干粉含水量为指标进行方差分析时,各因素间C > A > B,喷雾进风温度对喷雾干燥干粉的含水量具有一定的影响,结合生产实际,确定最佳工艺为A2B3C3。
综上所述,方差分析与直观分析一致,故确定猫爪草的最佳喷雾工艺为A2B3C3,即可溶性淀粉 + 12%环糊精 + 0.2%氧化钙,进风温度185℃。
4.4. 验证实验
根据正交试验结果,进行验证试验,称取提取液3份,加入14.8%可溶性淀粉、12%环糊精、0.2%氧化钙,进风温度185℃;进液体积流量13.5 ml/min;雾化气种类为压缩空气;雾化气流压力260 KPa。考察喷雾干燥收粉率与喷雾干燥含水量,结果见表8。
验证结果与正交试验一致,表明优化所得最佳工艺稳定、可靠。
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Table 5. Horizontal factor table of orthogonal test
表5. 正交试验水平因素表
备注:总辅料27% ;处方:可溶性淀粉 + 倍他环糊精 + CaO。
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Table 6. The results of orthogonal experiment table
表6. 正交实验结果表
表7. 方差分析
注:F0.025(2,2) = 39.00,F0.05(2,2) = 19.00。
表8. 验证试验结果
5. 小结
辅料组合:可溶性淀粉 + 12%倍他环糊精 + 0.2%氧化钙,对猫爪草中药配方颗粒喷雾干燥中的抗粘壁效果明显。所得干燥粉末中辅料比例约为27%,喷雾干燥条件:进风温度185℃;进液体积流量13.5 ml/min;雾化气种类为压缩空气,雾化气流压力260 KPa。与糊精、麦芽糊精等常用辅料相比,大大降低了辅料用量,从而提高制剂浓度,降低最终产品的服用量,提高产品品质,降低生产成本。通过颗粒溶化性实验考察,氧化钙不影响颗粒的溶化性,却对猫爪草喷雾干燥起抗粘作用。
基金项目
广西壮族自治区本级财政补助科技计划项目(桂科AC16380103)。